8T橋式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,說(shuō)明書(shū)+CAD,8T橋式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【說(shuō)明書(shū)+CAD】,橋式起重機(jī),大車(chē),運(yùn)行,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),說(shuō)明書(shū),仿單,cad 8T橋式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué) 生：陳 澤 指導(dǎo)老師：吳 彬 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：橋式起重機(jī)是一種工作性能比較穩(wěn)定，工作效率比較高的起重機(jī)。隨著我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展，橋式起重機(jī)越來(lái)越多的應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中。在工廠中搬運(yùn)重物，機(jī)床上下件，裝運(yùn)工作吊裝零部件，流水在線的定點(diǎn)工作等都要用到起重機(jī)。在查閱相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，綜述了橋式起重機(jī)的開(kāi)發(fā)和研究成果,重點(diǎn)對(duì)橋式起重機(jī)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)、端梁、主梁、焊縫及連接進(jìn)行設(shè)計(jì)并進(jìn)行強(qiáng)度核算,主要是進(jìn)行端梁的抗震性設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算和支承處的接觸應(yīng)力分析計(jì)計(jì)算過(guò)程。設(shè)計(jì)包括電動(dòng)機(jī),減速器,聯(lián)軸器,軸承的選擇和校核。設(shè)計(jì)中參考了許多相關(guān)數(shù)據(jù), 運(yùn)用多種途徑, 利用現(xiàn)有的條件來(lái)完成設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)反復(fù)考慮多種設(shè)計(jì)方案, 認(rèn)真思考, 反復(fù)核算, 力求設(shè)計(jì)合理;通過(guò)采取計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法以及參考他人的經(jīng)驗(yàn), 力求有所創(chuàng)新;通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方法, 繪圖和設(shè)計(jì)計(jì)算都充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大輔助功能, 力求設(shè)計(jì)高效。 關(guān)鍵詞:橋式起重機(jī)；大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)；主梁；端梁；焊縫； The Design of 8T Bridge Crane Traveling Mechanism Student:Chen Ze Tutor: Wu Bin (College of Engineering,Hunan Agricultural University, Changsha 410128) Abstract：Bridge crane is a kind of performance is stability, the working efficiency is relatively high crane. Along with the development of China's manufacturing industry,bridge crane is widely used in industrial production . Carrying heavy loads in factories , machine tool fluctuation pieces, shipping work on the assembly line for hoisting parts, the designated work with a crane.On the basis of literature review, summarized the bridge crane development and research results, focusing on bridge crane during operation organization, main beam,end beam weld and connection for design and the strength calculation; Mainly for the girders extent design and strength calculation and the support of contact stress analysis program in calculation. Design including motor, reducer, coupling, bearing choosing and checking. The design refer to many related information, reference to apply a variety of ways, make the existing conditions to complete design. By considering various design scheme repeatedly, thinking deeply,strive to design reasonable; By taking computer aided design method and reference the experience of others,strive to make innovation; Through computer aided design method, graphics and design calculations give full play to the powerful auxiliary function, computer to design efficient. Keywords: bridge crane; during operation organization; main beam; end beam; weld; 1 緒論 1.1 起重機(jī)背景及其理論 起重機(jī)是指在一定范圍內(nèi)垂直提升和水平搬運(yùn)比較重的物件以及不方便或者需要消耗大量人力搬運(yùn)的物件的多動(dòng)作起重機(jī)械。橋式起重機(jī)是橋架在高架軌道上運(yùn)行的一種橋架型起重機(jī)，又稱天車(chē)。橋式起重機(jī)的橋架沿鋪設(shè)在兩側(cè)高架上的軌道縱向運(yùn)行，起重小車(chē)沿鋪設(shè)在橋架上的軌道橫向運(yùn)行，構(gòu)成一矩形的工作范圍，就可以充分利用橋架下面的空間吊運(yùn)物料，不受地面設(shè)備的阻礙。橋式起重機(jī)廣泛地應(yīng)用在室內(nèi)外倉(cāng)庫(kù)、廠房、碼頭和露天貯料場(chǎng)等處。二十世紀(jì)以來(lái)，隨著鋼鐵、機(jī)械制造業(yè)為代表各行各業(yè)的快速發(fā)展，促進(jìn)了起重運(yùn)輸機(jī)械的發(fā)展。對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械的性能也提出了更高的要求?，F(xiàn)代起重運(yùn)輸機(jī)械主要任務(wù)是繁重的物料搬運(yùn)，是工廠、鐵路、港口及其他部門(mén)實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)機(jī)械化的關(guān)鍵。因而起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)都用優(yōu)質(zhì)鋼材制造，并用焊接代替鉚接，不僅簡(jiǎn)化了結(jié)?？s短了工期，而且大大地減輕了自重，焊接結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代金屬結(jié)構(gòu)的特征。我國(guó)是應(yīng)用起重機(jī)械最早的國(guó)家之一，古代我們祖先采用杠桿及轱轆取水，就是利用了起重設(shè)備原理來(lái)節(jié)省人力的例子。幾千年的封建統(tǒng)治年代，導(dǎo)致工業(yè)發(fā)展停滯，所以我國(guó)自行設(shè)計(jì)制造的起重機(jī)很少，絕大多數(shù)起重運(yùn)輸設(shè)備主要依靠進(jìn)口。解放以后，隨著冶金、鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，起重機(jī)的必需性使得起重運(yùn)輸機(jī)械獲得了飛速的發(fā)展，全國(guó)剛解放就建立了全國(guó)最大的大連起重機(jī)械廠，1949 年10月，在該廠試制成功我國(guó)第一臺(tái)起重量為50 噸，跨度為22.5m 的橋式起重機(jī)。為了培養(yǎng)起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)的人才，在全國(guó)許多高等工業(yè)學(xué)校中，創(chuàng)辦了起重運(yùn)輸機(jī)械專業(yè)。到目前為止，我國(guó)通用門(mén)式起重機(jī)和工程起重機(jī)已從過(guò)去的仿制過(guò)渡到自行設(shè)計(jì)制造的階段。有些機(jī)種和產(chǎn)品，無(wú)論從結(jié)構(gòu)形式，還是性能指針都達(dá)到了較高水平[1]。 1.2 實(shí)際意義 據(jù)資料顯示我國(guó)起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)從上世紀(jì)五六十年代開(kāi)始建立并逐步發(fā)展壯大，并已形成了各種門(mén)類的產(chǎn)品范圍和龐大的企業(yè)群體，服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，起重運(yùn)輸機(jī)械制造業(yè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。2005 年起重運(yùn)輸機(jī)械行業(yè)銷(xiāo)售額達(dá)到1272 億元，“十五”期間平均每年超過(guò)30%，2006 年依然保持著持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，目前的市場(chǎng)前景非常好[2]。 70年代以來(lái)，起重機(jī)的類型、規(guī)格、性能和技術(shù)水準(zhǔn)獲得了很大的發(fā)展，除了滿足國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)起重機(jī)日益增長(zhǎng)的需要外，還向國(guó)外出口各種類型的高性能、高水平的起重機(jī)。由此可見(jiàn)，起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造，從一個(gè)側(cè)面反映出一個(gè)國(guó)家的工業(yè)現(xiàn)代化水平。按照現(xiàn)在我國(guó)發(fā)展的方向來(lái)看，我國(guó)現(xiàn)在發(fā)展工業(yè)的腳步一直向前，現(xiàn)在不僅僅是工廠，還有鐵路，運(yùn)輸?shù)鹊仍S多地方都需要用到起重機(jī)，而這些不同的情景下面對(duì)起重機(jī)的要求都是不一樣的，這就促使了起重機(jī)的發(fā)展，使得現(xiàn)在起重機(jī)的產(chǎn)品越來(lái)越多樣化以其不同的性能來(lái)適應(yīng)不同的需要。所以起重機(jī)成為了不可或缺的一種常見(jiàn)工廠設(shè)備。所以我認(rèn)為起重機(jī)的地位也是很重要的[3]。 1.3 研究現(xiàn)狀及存在問(wèn)題 在學(xué)校組織我們?nèi)?shí)習(xí)的工廠起重機(jī)隨處可見(jiàn)，比如在湘電集團(tuán)有限公司，南車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司的廠房里，基本上都配置了2臺(tái)或以上的起重機(jī)。當(dāng)時(shí)給我的感覺(jué)就是這個(gè)設(shè)備已經(jīng)成為了一般廠房里的必備了。據(jù)資料顯示，上個(gè)世界70 年代以來(lái)，隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，起重機(jī)械無(wú)論在品種還是質(zhì)量上都得到了極其迅速的發(fā)展。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是國(guó)家加大基礎(chǔ)工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)件和機(jī)器設(shè)備的重量也越來(lái)越大，特別是大型水電站、石油、化工、路橋、冶煉、航天以及公用民用高層建筑的安裝作業(yè)的迫切需要，極大的促進(jìn)了起重機(jī)、特別是大型起重機(jī)的發(fā)展，起重機(jī)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)得到了迅速發(fā)展。隨著起重機(jī)的使用頻率、起重量的增大，對(duì)其安全性能、經(jīng)濟(jì)性能、效率及耐久性性等問(wèn)題，也越來(lái)越引起人們的重視，并對(duì)設(shè)計(jì)理念、方法及手段的探討也日趨深入。由于在起重機(jī)設(shè)計(jì)中采取常規(guī)設(shè)計(jì)方法時(shí)，許多構(gòu)件存在不合理性，進(jìn)而影響整個(gè)設(shè)備性能。計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用在很大范圍內(nèi)解決了起重機(jī)的設(shè)計(jì)問(wèn)題，尤其是有限元分析方法與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合，為起重機(jī)結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確分析提供了強(qiáng)力的有效手段，在實(shí)際工程已日益普及，且今后的結(jié)構(gòu)分析從孤立的單獨(dú)構(gòu)件轉(zhuǎn)變到結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的整體空間分析[4]。 1.4 起重機(jī)國(guó)內(nèi)與國(guó)外發(fā)展動(dòng)向 從古到今，起重設(shè)備一直以不同的形式在人們的生活生產(chǎn)當(dāng)中出現(xiàn)，時(shí)至今日，在其細(xì)化到承載結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等等各方面都有了很大的發(fā)展，而起重機(jī)的設(shè)計(jì)理論、制造工藝、檢測(cè)手段等也都相比以前更加完善和規(guī)范化，并已經(jīng)成為一種較為完善的機(jī)械。但由于生產(chǎn)發(fā)展提出新的使用要求，起重機(jī)的種類、形式也需要不停發(fā)展和創(chuàng)新，性能參數(shù)也需要不斷變化與究善。由于現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法的先進(jìn)性，使起重機(jī)設(shè)計(jì)思維觀念有了進(jìn)一步的提升，其它技術(shù)領(lǐng)域和相鄰工業(yè)部門(mén)所取得的新科技成果在起重機(jī)上的滲透、推廣應(yīng)用等，更使起重機(jī)的各方面不斷地豐富更新。因此，起重機(jī)將向現(xiàn)代化、智慧化、更安全可靠方便的方向發(fā)展[5]。 1.4.1 國(guó)內(nèi)橋式起重機(jī)發(fā)展動(dòng)向 加入世貿(mào)組織后，雖然國(guó)內(nèi)市場(chǎng)(特別是配套件)由于自身設(shè)備條件原因受到較大沖擊，但同時(shí)也給我們帶來(lái)新技術(shù)的應(yīng)用，使國(guó)內(nèi)主機(jī)和配套件企業(yè)更清晰認(rèn)識(shí)到差距，更多地了解國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品存在的致命問(wèn)題，但是我覺(jué)得這就其實(shí)就使得國(guó)內(nèi)起重機(jī)的安全性，穩(wěn)定性及各方面的性能都將大大的提高，而這過(guò)程是引導(dǎo)主機(jī)和配套件企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步。國(guó)內(nèi)工程機(jī)械產(chǎn)品近十年來(lái)一直在發(fā)展和進(jìn)步，但同國(guó)外工程機(jī)械比較來(lái)看，還存在較大差距，就工程起重機(jī)而言，今后的發(fā)展主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面[6]： （1）整機(jī)性能。 （2）高性能、高可靠性的配件。 （3）控制系統(tǒng)和智能控制顯示系統(tǒng)。 （4）操作更方便、舒適、安全、保護(hù)裝置。 （5）向吊重量大、起升高度、大噸位。 1.4.2 國(guó)外起重機(jī)的發(fā)展動(dòng)向 （1）重點(diǎn)產(chǎn)品大型化，高速化和專用化。 由于工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，生產(chǎn)效率日益提高的這個(gè)趨勢(shì)，以及產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中物料裝卸搬運(yùn)費(fèi)用所占比例逐漸增加，促使大型或高速起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)，起重量越來(lái)越大，工作速度越來(lái)越高，并對(duì)能耗和可靠性提出更高的要求[7]。 （2）系列產(chǎn)品模塊化、組合化和標(biāo)準(zhǔn)化 用模塊化設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的整機(jī)設(shè)計(jì)方法，將起重機(jī)上功能基本相同的構(gòu)件、部件和零件制成有多種用途，有相同聯(lián)接要素和可互換的標(biāo)準(zhǔn)模塊，通過(guò)不同模塊的相互組合，形成不同類型和規(guī)格的起重機(jī)[8]。 （3）通用產(chǎn)品小型化、輕型化和多樣化 有相當(dāng)批量的起重機(jī)是在通用的場(chǎng)合使用，工作并不很繁重。這類起重機(jī)批量大、用途廣，考慮綜合效益，要求起重機(jī)盡量降低外形高度，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小自重和輪壓，整個(gè)建筑物高度下降，建筑結(jié)構(gòu)輕型化，降低造價(jià)[9]。 （4）產(chǎn)品性能自動(dòng)化、智能化和數(shù)字化 起重機(jī)的更新和發(fā)展，在很大程度上取決于電氣傳動(dòng)與控制的改進(jìn)。將機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、光纜技術(shù)、液壓技術(shù)、模糊控制技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械的驅(qū)動(dòng)和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的自動(dòng)化和智能化。大型高效起重機(jī)新一代電氣控制裝置已發(fā)展為全電子數(shù)字化控制系統(tǒng)[10]。 （5）產(chǎn)品組合成套化、集成化和柔性化 在起重機(jī)單機(jī)自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)把各種起重運(yùn)輸機(jī)械組成一個(gè)物料搬運(yùn)集成系統(tǒng)，通過(guò)中央控制室的控制，與生產(chǎn)設(shè)備有機(jī)結(jié)合，與生產(chǎn)系統(tǒng)協(xié)調(diào)配合[11]。 1.5 橋式起重機(jī)設(shè)計(jì)的總體方案 1.5 .1 主梁和橋架的設(shè)計(jì) 主梁跨度：16.5m 主要構(gòu)件：上蓋板、下蓋板和兩塊垂直腹板 形式：主梁和端梁采用搭接， 方案：走臺(tái)的寬度取決于端梁的長(zhǎng)度和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平面尺寸,司機(jī)室采用閉式一側(cè)安裝,腹板上加橫向加勁板和縱向加勁條或者角鋼來(lái)固定,縱向加勁條的焊接采用自動(dòng)焊,主梁翼緣板和腹板的焊接采用貼角焊縫,腹板的下邊和下蓋板硬做成拋物線形。 1.5.2 端梁的設(shè)計(jì) 端梁的中間截面構(gòu)件：上蓋板,下蓋板和兩塊腹板 結(jié)構(gòu)：端梁采用箱型的實(shí)體板梁式結(jié)構(gòu)，是由車(chē)輪組合端梁架組成。由上蓋板,下蓋板和兩塊腹板組成􀌺通常把端梁制成分成三個(gè)分段,端梁是由兩段通過(guò)連接板和角鋼用高強(qiáng)螺栓連接而成。 主要尺寸：端梁的是依據(jù)主梁的跨度,大車(chē)的輪距和小車(chē)的軌距來(lái)確定的 方案：大車(chē)的運(yùn)行采用分別驅(qū)動(dòng)的。在裝配起重機(jī)的時(shí)候,先將端梁的一段與其中的一根主梁連接在一起，然后再將端梁的兩段連接起來(lái)。下面對(duì)主梁,端梁,橋架進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和校核。 2 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)的基本原則和要求 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)通常和橋架的設(shè)計(jì)一起考慮，兩者的設(shè)計(jì)工作要交叉進(jìn)行，一般的設(shè)計(jì)步驟[12]： （1）確定橋架結(jié)構(gòu)的形式和大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方式 （2）確定車(chē)輪與軌道并完成驗(yàn)算 （3）確定電動(dòng)機(jī)，減速器，制動(dòng)器，聯(lián)軸器，浮動(dòng)軸，緩沖器的選擇。 （4）綜合考慮端梁與大車(chē)的受力裝配的關(guān)系和完成部分的設(shè)計(jì) 對(duì)大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求是： （1）機(jī)構(gòu)要緊湊，重量要輕 （2）和橋架配合要合適，這樣橋架設(shè)計(jì)容易，機(jī)構(gòu)好布置 （3）盡量減輕主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，不影響橋架剛度 （4）維修檢修方便，機(jī)構(gòu)布置合理 2.1.1 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案 大車(chē)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，基本分為兩類： 分別傳動(dòng)和集中傳動(dòng)，據(jù)《起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》上，橋式起重機(jī)常用的跨度（10.5-32M）范圍均可用分別傳動(dòng)的方案。 方案：分別傳動(dòng)。 2.1.2 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)具體布置的主要問(wèn)題： （1）聯(lián)軸器的選擇 （2）軸承位置的安排 （3）軸長(zhǎng)度的確定 這三著是互相聯(lián)系的。在具體布置大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的零部件時(shí)應(yīng)該注意以幾點(diǎn)： （1）大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)要安裝在起重機(jī)橋架上，橋架的運(yùn)行速度很高，而且受載之后向下?lián)锨?，機(jī)構(gòu)零部件在橋架上的安裝會(huì)有細(xì)微誤差，綜上原因，凡是靠近電動(dòng)機(jī)、減速器和車(chē)輪的軸，最好都用浮動(dòng)軸[13]。 （2）為了減少主梁的扭轉(zhuǎn)載荷，應(yīng)該使機(jī)構(gòu)零件盡量靠近主梁而遠(yuǎn)離走臺(tái)欄桿；盡量靠近端梁，使端梁能直接支撐一部分零部件的重量[14]。 （3）參考資料，對(duì)于分別傳動(dòng)的大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)，在浮動(dòng)軸有足夠的長(zhǎng)度的條件下，使安裝運(yùn)行機(jī)構(gòu)的平臺(tái)減小，占用橋架的一個(gè)節(jié)間到兩個(gè)節(jié)間的長(zhǎng)度，總之以橋架的設(shè)計(jì)和制造方便來(lái)考慮[15]。 （4）制動(dòng)器要安裝在靠近電動(dòng)機(jī)，這樣就可以使浮動(dòng)軸在運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)時(shí)發(fā)揮吸收沖擊動(dòng)能的作用[16]。 2.2 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的計(jì)算 已知數(shù)據(jù)： 起重機(jī)的起重量Q=80KN，查手冊(cè)選擇數(shù)據(jù)，橋架跨度L=16.5m，大車(chē)運(yùn)行速度Vdc=90m/min，工作類型為中級(jí)，機(jī)構(gòu)運(yùn)行持續(xù)率為JC%=25，起重機(jī)的估計(jì)重量G=168KN，小車(chē)的重量為Gxc=40KN，橋架采用箱形結(jié)構(gòu)。 計(jì)算過(guò)程如下： 2.2.1 確定機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)方案 本起重機(jī)采用分別傳動(dòng)的方案如圖1 1—電動(dòng)機(jī) 2—制動(dòng)器 3—高速浮動(dòng)軸 4—聯(lián)軸器 5—減速器 6—聯(lián)軸器 7低速浮動(dòng)軸 8—聯(lián)軸器 9—車(chē)輪 1- Electric motor 2- Brake 3- High-speed floating shaft 4- Coupling 5- Reducer 6- Coupling 7- Low-speed floating shaft 8- Coupling 9- Wheel 圖1 大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu) Fig.1 Crane traveling mechanism 2.2.2 選擇車(chē)輪與軌道，并驗(yàn)算其強(qiáng)度 滿載時(shí)，最大輪壓： Pmax = （1） = =94.69KN 空載時(shí)，最大輪壓： P‘max= = =50.2KN 空載時(shí)，最小輪壓： P‘min = （2） = =33.8KN 式中的e為主鉤中心線離端梁的中心線的最小距離e=1.5m 載荷率：Q/G=80/168=0.476 由[1]表19-6選擇車(chē)輪：當(dāng)運(yùn)行速度為Vdc=60-90m/min，Q/G=0.476時(shí)工作類型為中級(jí)時(shí)，車(chē)輪直徑Dc=500mm，軌道為P38的許用輪壓為150KN，故可用。 （1）疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 疲勞強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的等效載荷： Qd=Φ2·Q=0.6*80000=48000N 式中Φ2——等效系數(shù)，由[1]表4-8查得Φ2=0.6 車(chē)輪的計(jì)算輪壓： Pj= KCI· r ·Pd （3） =1.05×0.89×77450 =72380N 式中：Pd——車(chē)輪的等效輪壓 Pd = = =72000N r——載荷變化系數(shù)，查[1]表19-2，當(dāng)Qd/G=0.286時(shí)，r=0.89，Kc1——沖擊系數(shù)，查[1]表19-1。第一種載荷當(dāng)運(yùn)行速度為V=1.5m/s時(shí)，Kc1=1.05 根據(jù)點(diǎn)接觸情況計(jì)算疲勞接觸應(yīng)力： sj=4000 （4） =4000 =13555Kg/cm2 sj =135550N/cm2 式中r——軌頂弧形半徑，由[3]附錄22查得r=300mm，對(duì)于車(chē)輪材料ZG55II，當(dāng)HB>320時(shí)，[sjd] =160000-200000N/cm2，因此滿足疲勞強(qiáng)度計(jì)算。 （2）強(qiáng)度校核 最大輪壓的計(jì)算： Pjmax=KcII·Pmax （5） =1.1×94690 =104159N 式中KcII——沖擊系數(shù)，由[3]表2-7第II類載荷KcII=1.1 按點(diǎn)接觸情況進(jìn)行強(qiáng)度校核的接觸應(yīng)力：4 jmax= （6） = =11258Kg/cm2 jmax =112580N/cm2 車(chē)輪采用ZG55II，查[1]表19-3得，HB>320時(shí)， [j]=240000-300000N/cm2，jmax < [j]。故強(qiáng)度足夠。 2.2.3 運(yùn)行阻力計(jì)算 摩擦總阻力距公式 Mm=β（Q+G）（K+μ*d/2） （7） 由[1]表19-4 Dc=500mm車(chē)輪的軸承型號(hào)為：22220K， 軸承內(nèi)徑和外徑的平均值為：（80+180）/2=130mm。 由[1]中表9-2到表9-4查得：滾動(dòng)摩擦系數(shù)K=0.0006m，軸承摩擦系數(shù)μ=0.02，附加阻力系數(shù)β=1.5，代入上式中： 當(dāng)滿載時(shí)的運(yùn)行阻力矩： Mm（Q=Q）= Mm(Q=Q)=b(Q+G)( k +m) =1.5（80000+168000）×（0.0006+0.02×0.14/2） =744N·m 運(yùn)行摩擦阻力： Pm（Q=Q）== （8） =2976N 空載時(shí)： Mm（Q=0）=β×G×（K+μd/2） =1.5×168000×（0.0006+0.02×0.14/2） =504N P m（Q=0） = Mm（Q=0）/（Dc/2） =504×2/0.5 =2016N 2.2.4 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)靜功率： Nj=Pj·Vdc/（60·m· ） （9） =2976×90/60/0.95/2=2.34KW 式中Pj=Pm（Q=Q）(P m（Q=0）=2016N)——滿載運(yùn)行時(shí)的靜阻力，m=2驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù) 初選電動(dòng)機(jī)功率： N=Kd*Nj=1.3*2.34=3.1KW 式中Kd-電動(dòng)機(jī)功率增大系數(shù)，由[1]表9-6查得Kd=1.3，查[2]表31-27選用電動(dòng)機(jī)YR160M-8；Ne=4KW，n1=705r/min，（GD2）=0.567kg/m2，電動(dòng)機(jī)的重量Gd=160kg 2.2.5 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱功率條件 等效功率： Nx=K25·r·Nj （10） =0.75×1.3×2.34 =2.28KW 式中K25——工作類型系數(shù)，由[1]表8-16查得當(dāng)JC%=25時(shí)，K25=0.75，r——由[1]按照起重機(jī)工作場(chǎng)所得tq/tg=0.25，由[1]圖8-37估得r=1.3 由此可知：NxN,故所選減速器功率合適[17]。 2.2.10 驗(yàn)算啟動(dòng)不打滑條件 由于起重機(jī)室內(nèi)使用,故坡度阻力及風(fēng)阻力不考慮在內(nèi).以下按三種情況計(jì)算. （1）兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)同時(shí)驅(qū)動(dòng)： n=>nz （18） 式中 p1= =33.8+50.2=84Kn——主動(dòng)輪輪壓 p2= p1=84Kn——從動(dòng)輪輪壓 f=0.2——粘著系數(shù)(室內(nèi)工作) nz——防止打滑的安全系數(shù).nz1.05~1.2 n = =2.97 n>nz,故兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)空載啟動(dòng)不會(huì)打滑 （2）事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作,而無(wú)載小車(chē)位于工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí),則 n=nz 式中p1==50.2Kn——主動(dòng)輪輪壓 p2=2+ =2×33.8+50.2=117.8Kn——從動(dòng)輪輪壓 ——一臺(tái)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)空載啟動(dòng)時(shí)間 = =13.47 s n= =2.94 n>nz,故不打滑. （3）事故狀態(tài) 當(dāng)只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置工作,而無(wú)載小車(chē)遠(yuǎn)離工作著的驅(qū)動(dòng)裝置這一邊時(shí),則 n=nz 式中P1==33.8KN——主動(dòng)輪輪壓 P2 =2=33.8+2*50.2=134.2KN——從動(dòng)輪輪壓 = 13.47 S —與第(2)種工況相同 n= =1.89 故也不會(huì)打滑 結(jié)論:根據(jù)上述不打滑驗(yàn)算結(jié)果可知,三種工況均不會(huì)打滑 2.2.11 選擇制動(dòng)器 由[1]中所述,取制動(dòng)時(shí)間tz=5s 按空載計(jì)算動(dòng)力矩,令Q=0,得: Mz= （19） 式中 = =-19.2N·m Pp=0.002G=168000×0.002=336N Pmin=G ==1344N M=2——制動(dòng)器臺(tái)數(shù).兩套驅(qū)動(dòng)裝置工作 Mz= =41.2 N·m 現(xiàn)選用兩臺(tái)YWZ-200/25的制動(dòng)器，查[1]表18-10其制動(dòng)力矩M=200 N·m，為避免打滑，使用時(shí)將其制動(dòng)力矩調(diào)制3.5 N·m以下。 2.2.12 選擇聯(lián)軸器 根據(jù)傳動(dòng)方案,每套機(jī)構(gòu)的高速軸和低速軸都采用浮動(dòng)軸. （1）機(jī)構(gòu)高速軸上的計(jì)算扭矩： ==110.6×1.4=154.8 N·m （20） 式中MI—連軸器的等效力矩. MI==2×55.3=110.6 N·m —等效系數(shù) 取=2查[2]表2-7 Mel=9.75*=55.3 N·m 由[2]表33-20查的:電動(dòng)機(jī)Y160M1-8,軸端為圓柱形,d1=48mm,L=110mm;由[2]19-5查得ZLZ-160-12.5-iv的減速器,高速軸端為d=32mm,l=58mm,故在靠電機(jī)端從由表[2]選聯(lián)軸器ZLL2（浮動(dòng)軸端d=40mm;[MI]=630N·m,(GD2)ZL=0.063Kg·m,重量G=12.6Kg） ；在靠近減速器端，由[2]選用兩個(gè)聯(lián)軸器ZLD，在靠近減速器端浮動(dòng)軸端直徑為d=32mm;[MI]=630 N·m, (GD2)L=0.015Kg·m, 重量G=8.6Kg. 高速軸上轉(zhuǎn)動(dòng)零件的飛輪矩之和為： (GD2)ZL+(GD2)L=0.063+0.015=0.078 Kg·m 與原估算的基本相符，故不需要再算。 （2）低速軸的計(jì)算扭矩： =154.8×15.75×0.95=2316.2 N·m 2.2.13 浮動(dòng)軸的驗(yàn)算 （1）疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 低速浮動(dòng)軸的等效力矩： MI=Ψ1?Mel?i =1.4×55.3×12.5×0.95=919.4N?m 式中Ψ1——等效系數(shù)，由[2]表2-7查得Ψ1=1.4 由上節(jié)已取得浮動(dòng)軸端直徑D=40mm，故其扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： N/cm2 （21） 由于浮動(dòng)軸載荷變化為循環(huán)（因?yàn)楦?dòng)軸在運(yùn)行過(guò)程中正反轉(zhuǎn)矩相同），所以許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為： （22） =4910 N/cm2 式中，材料用45號(hào)鋼，取sb=60000 N/cm2; ss=30000N/cm2,則t-1=0.22sb=0.22×60000=13200N/cm2；ts=0.6ss=0.6×30000=18000N/cm2 K=KxKm=1.6×1.2=1.92 考慮零件的幾何形狀表面狀況的應(yīng)力集中系數(shù)Kx=1.6，Km=1.2，nI=1.4——安全系數(shù)，由[2]表2-21查得tn<[t-1k] 故疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 （2）靜強(qiáng)度的計(jì)算 計(jì)算強(qiáng)度扭矩： Mmax=Ψ2?Mel?I （23） =2.5×55.3×12.5×0.95=1641.7 N?m 式中Ψ2——?jiǎng)恿ο禂?shù)，查[2]表2-5的Ψ2=2.5 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： t==3800N/cm2 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： N/cm2 t<[t]II,故強(qiáng)度驗(yàn)算通過(guò)。 高速軸所受扭矩雖比低速軸小，但強(qiáng)度還是足夠，故高速軸驗(yàn)算省去。 2.2.14 緩沖器的選擇 （1）碰撞時(shí)起重機(jī)的動(dòng)能 W動(dòng)= （24） G——帶載起重機(jī)的重量G=168000+80000×0.1=176000N V0——碰撞時(shí)的瞬時(shí)速度，V0=（0.3～0.7）Vdx G——重力加速度取10m/s2 則W動(dòng)= =4950 N m （1）緩沖行程內(nèi)由運(yùn)行阻力和制動(dòng)力消耗的功 W阻=（P摩+P制）S 式中P摩——運(yùn)行阻力，其最小值為 Pmin=Gf0min=176000×0.008=1408N f0min——最小摩擦阻力系數(shù)可取f0min=0.008 P制——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩?fù)Q算到車(chē)輪踏面上的力，亦可按最大制動(dòng)減速度計(jì)算 P制 ==17600×0.55=9680N =0.55 m /s2 S——緩沖行程取S=140 mm 因此W阻=（1408+9680）×0.14=1552.32N·m （3）緩沖器的緩沖容量 一個(gè)緩沖器要吸收的能量也就是緩沖器應(yīng)該具有的緩沖容量為： （25） =4950-1552.32 =3397.68 N· m 式中 n——緩沖器的個(gè)數(shù) 取n=1 由[1]表22-3選擇彈簧緩沖器彈簧D=120mm，d=30mm 3 端梁的設(shè)計(jì) 3.1 端梁的尺寸的確定 3.1.1端梁的截面尺寸 （1）端梁截面尺寸的確定： 上蓋板d1=10mm, 中部下蓋板d1=10 mm 頭部下蓋板d2=12mm 按照[1]表19-4直徑為500mm的車(chē)輪組尺寸，確定端梁蓋板寬度和腹板的高度時(shí)，首先應(yīng)該配置好支承車(chē)輪的截面，其次再確定端梁中間截面的尺寸。配置的結(jié)果，車(chē)輪輪緣距上蓋板底面為25mm;車(chē)輪兩側(cè)面距離支承處兩下蓋板內(nèi)邊為10 mm，因此車(chē)輪與端梁不容易相碰撞；并且端梁中部下蓋板與軌道便的距離為55 mm[18]。如圖示2 圖2 端梁的截面尺寸 Fig.2 The end beam cross-section size 3.1.2 端梁總體的尺寸 大車(chē)輪距的確定：K=（～）L=（～）×16.5=2.06～3.3m 取K=3300㎜ 35 端梁的高度 H0=（0.4～0.6）H 主取H0=500㎜ 確定端梁的總長(zhǎng)度L=4100㎜ 3.2 端梁的計(jì)算 （1）計(jì)算載荷的確定 設(shè)兩根主梁對(duì)端梁的作用力Q(G+P)max相等，則端梁的最大支反力： RA= （26） 式中 K——大車(chē)輪距，K=330cm Lxc——小車(chē)輪距，Lxc=200cm a2——傳動(dòng)側(cè)車(chē)輪軸線至主梁中心線的距離，取a2=70 cm =114237N 因此RA= =117699N （2）端梁垂直最大彎矩 端梁在主梁支反力作用下產(chǎn)生的最大彎矩為： Mzmax=RAa1=117699×60=7.06×106N a1——導(dǎo)電側(cè)車(chē)輪軸線至主梁中心線的距離，a1=60 cm。 （3）端梁的水平最大彎矩 端梁因車(chē)輪在側(cè)向載荷下產(chǎn)生的最大水平彎矩： =Sa1 （27） 式中：S——車(chē)輪側(cè)向載荷，S=lP； l——側(cè)壓系數(shù)，由圖2-3查得，l=0.08； P——車(chē)輪輪壓，即端梁的支反力P=RA 因此： =lRAa1 =0.08×117699×60=564954N·cm 端梁因小車(chē)在起動(dòng)、制動(dòng)慣性載荷作用下而產(chǎn)生的最大水平彎矩： =a1 （28） 式中——小車(chē)的慣性載荷：=P1=37000/7=5290N 因此： ==327018N·cm 比較和兩值可知，應(yīng)該取其中較大值進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。 (4)端梁的強(qiáng)度驗(yàn)算 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的截面模數(shù)： （29） ==2380.8 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： （30） =2380.8 =59520 端梁中間截面對(duì)垂直重心線Y-Y的截面模數(shù)： （31） ==1154.4 端梁中間截面對(duì)水平重心線X-X的半面積矩： （32） ==1325.6 端梁中間截面的最大彎曲應(yīng)力： （33） ==2965+489=3454N/cm2 端梁中間截面的剪應(yīng)力： （34） ==2120 N/cm2 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩、截面模數(shù)及面積矩的計(jì)算如下： 首先求水平重心線的位置 水平重心線距上蓋板中線的距離： C1= =5.74 cm 水平重心線距腹板中線的距離： C2=5.74-0.5-0.5×12.7 =-1.11 cm 水平重心線距下蓋板中線的距離： C3=（12.7+0.5+0.6）-5.74 =8.06cm 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的慣性矩： =×40×13+40×1×5.742+2××12.73×0.6+2×12.7×0.6×1.112+2×11×1.23+2×11×1.2×8.062=3297cm4 端梁支承截面對(duì)水平重心線X-X的最小截面模數(shù)： =× （35） =3297× =406.1 cm3 端梁支承截面水平重心線X-X下部半面積矩： =2×11×1.2×8.06+（8.06-0.6）×0.6×（8.06-0.6）/2 =229.5 cm3 端梁支承截面附近的彎矩： =RAd=117699×14=1647786N·cm 端梁支承截面的彎曲應(yīng)力： （36） =4057.6N/cm2 端梁支承截面的剪應(yīng)力： （37） =6827.4 N/cm2 端梁支承截面的合成應(yīng)力： （38） =12501.5 N/cm2 端梁材料的許用應(yīng)力： [sd]II=(0.80～0.85) [s]II =(0.80～0.85)16000=12800～13600 N/cm2 [td]II=(0.80～0.85) [t]II = (0.80～0.85)9500 =7600～8070 N/cm2 驗(yàn)算強(qiáng)度結(jié)果，所有計(jì)算應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，故端梁的強(qiáng)度滿足要求。 3.3 主要焊縫的計(jì)算 3.3.1 端梁端部上翼緣焊縫 端梁支承截面上蓋板對(duì)水平重心線X-X的截面積矩： =40×1×5.74=229.6 cm3 端梁上蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =4878.8 N/cm2 式中n1——上蓋板翼緣焊縫數(shù)； hf——焊肉的高度，取hf=0.6 cm 3.3.2 蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力驗(yàn)算 端梁支承截面下蓋板對(duì)水平重心線X-X的面積矩： =2×12×1.2×8.06=232.128 cm3 端梁下蓋板翼緣焊縫的剪應(yīng)力： =4929.8 N/cm2 由[1]表查得[t]=9500 N/cm2，因此焊縫計(jì)算應(yīng)力滿足要求[19]。 3.4 梁垂直剛度校核 主梁在滿載小車(chē)輪壓作用下，在跨中所產(chǎn)生的最大垂直撓度可按照[1]公式進(jìn)行計(jì)算： f= 式中：=/ =0.982， 因此可得： 允許的撓度由[1]公式得：[f]=L/700=3.643cm 故f[f]，主梁的垂直剛度驗(yàn)算通過(guò)[20]。 3.5 梁水平剛度校核 主梁在大車(chē)運(yùn)行機(jī)構(gòu)起、制動(dòng)慣性載荷的作用下，水平最大撓可按照[1]公式計(jì)算 式中： ——作用在主梁上的集中慣性載荷： 則=1394~2787N ——作用在主梁上的均布慣性載荷： =0.54~1.08N/cm 取,=1.08, 由此可得： 水平撓度的許用值：[]=L/2000=2550/2000=1.275cm，因此[] 由上面的計(jì)算可知，主梁的垂直和水平剛度均滿足要求。 4 端梁接頭的設(shè)計(jì) 圖4連接板 Fig.4 The connecting plate 圖5角鋼 Fig.5 The angle steel connection 4.1 端梁接頭的確定及計(jì)算 端梁的安裝接頭設(shè)計(jì)在端梁的中部，根據(jù)端梁輪距K大小，則端梁有一個(gè)安裝接頭。端梁的街頭的上蓋板和腹板焊有角鋼做的連接法蘭，下蓋板的接頭用連接板和受剪切的螺栓連接。頂部的角鋼是頂緊的，其連接螺栓基本不受力。同時(shí)在下蓋板與連接板鉆孔是應(yīng)該同時(shí)鉆孔[21]。 如下圖為接頭的安裝圖 下蓋板與連接板的連接采用M18的螺栓，而角鋼與腹板和上蓋板的連接采用M16的螺栓。 4.1.1 腹板和下蓋板螺栓受力計(jì)算 （1）腹板最下一排螺栓受力最大，每個(gè)螺栓所受的拉力為： N拉= （39） = =12500N （2）下腹板每個(gè)螺栓所受的剪力相等，其值為： N剪= （40） = =7200N 式中n0——下蓋板一端總受剪面數(shù)；n0=12 N剪 ——下蓋板一個(gè)螺栓受剪面所受的剪力： n——側(cè)腹板受拉螺栓總數(shù)；n=12 d1——腹板上連接螺栓的直徑（靜截面） d0——下腹板連接螺栓的直徑；d1=16mm H——梁高；H=500 mm M——連接處的垂直彎矩；M=7.06×106 其余的尺寸如圖4示 圖6 腹板其余尺寸 Fig .6 Web remaining dimensions 4.1.2 上蓋板和腹板角鋼的連接焊縫受力計(jì)算 （1） 上蓋板角鋼連接焊縫受剪，其值為： Q= （41） ==172500N （2）腹板角鋼的連接焊縫同時(shí)受拉和受彎，其值分別為： N腹= = =43100N M腹= ==2843000Nmm 4.2 計(jì)算螺栓和焊縫的強(qiáng)度 4.2.1 螺栓的強(qiáng)度校核 （1）精制螺栓的許用抗剪承載力： [N剪]= （42） = =103007.7N （2）螺栓的許用抗拉承載力 [N拉]= （43） ==27129.6N 式中[t]=13500N/cm2 [s]=13500N/cm2 由[1]表25-5查得。由于N拉<[N拉] ,N剪<[N剪] 則有所選的螺栓符合強(qiáng)度要求 4.2.2 焊縫的強(qiáng)度校核 （1）對(duì)腹板由彎矩M產(chǎn)生的焊縫最大剪應(yīng)力： tM===15458.7N/ cm2 式中——I≈ =395.4 ——焊縫的慣性矩 其余尺寸見(jiàn)圖5 1-角鋼 2-腹板 1- ngle steel 2- web plate 圖7 焊縫其余尺寸 Fig.7 The size of weld （2）由剪力Q產(chǎn)生的焊縫剪應(yīng)力： tQ= ==4427.7N/ cm2 折算剪應(yīng)力： t== =16079.6 N/ cm2<[t]=17000 N/ cm2 [t]由[1]表25-3查得 式中h——焊縫的計(jì)算厚度取h=6mm 3.對(duì)上角鋼的焊縫 t===211.5 N/ cm2<[t] 由上計(jì)算符合要求。 5 焊接工藝設(shè)計(jì) 對(duì)橋式起重機(jī)來(lái)說(shuō)，其橋架結(jié)構(gòu)主要是由很多鋼板通過(guò)焊接的方法連接在一起，焊接的工藝的正確與否直接影響橋式起重機(jī)的力學(xué)性能和壽命。 角焊縫常用的確定焊角高度的方法 圖6 圖8 焊角高度 Fig.8 Welding angle 角焊縫最小厚度為：a≥0.3dmax+1，dmax為焊接件的較大厚度，但焊縫最小厚度不小于4mm，當(dāng)焊接件的厚度小于4mm時(shí)，焊縫厚度與焊接件的厚度相同。 角焊縫的厚度還不應(yīng)該大于較薄焊接件的厚度的1.2倍，即: a≤1.2dmin 按照以上的計(jì)算方法可以確定端梁橋架焊接的焊角高度a=6mm. 在端梁橋架連接過(guò)程中均采用手工電弧焊，在焊接的過(guò)程中焊縫的布置很關(guān)鍵，橋架的焊縫有很多地方密集交叉在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該避免如圖7（a）、7（b）示 1-上蓋板 2-小筋板 3-彎板 1-上蓋板 2-大筋板 3- 下蓋板 1-On the cover2- Small ribs 3- Bending plate 1-on the cover 2- Large ribs 3- Under the cover (a)焊縫位置 (b) 焊縫位置 圖7焊縫位置 Fig.7 Position of welding 定位板和彎板的焊接時(shí)候，由于定位板起導(dǎo)向作用，在焊接時(shí)要特別注意，焊角高度不能太高，否則車(chē)輪組在和端梁裝配的時(shí)，車(chē)輪組不能從正確位置導(dǎo)入，焊接中采用E5015（J507）焊條，焊條直徑d=3.2mm,焊接電流160A,焊角高度最大4㎜。 如圖8位彎板和定位板的焊接 角鋼和腹板、上蓋板的焊接采用的是搭接的方法，在焊好后再將兩段端梁拼在一塊進(jìn)行鉆孔。由于所用的板材厚度大部分都小于10mm ,在焊接過(guò)程中都不開(kāi)坡口進(jìn)行焊接。 1-焊縫 2-彎板 3-定位板 1- weld seam 2- Bending plate 3- Positioning plate 圖8 定位板焊接 Fig.8 The positioning plate welding 主要焊縫的焊接過(guò)程如下